电力系统继电保护二次回路干扰源与抗干扰研究

电力系统继电保护二次回路干扰源与抗干扰研究

陈健杨承龙石璐吴春军

（国网山东省电力公司检修公司250118）

摘要:近几年，由于我国电子科学技术以及计算机通信技术的快速发展，继电保护技术已经逐渐进入了微机保护的时代。在电力系统安全运行中，继电保护二次回路有着至关重要的作用。在电力系统中继电保护二次回路中存在许多干扰源，影响电力系统的运行。本文简单分析了二次回来的干扰途径，分析抗干扰对策，以便更好地保障电力企业的安全有序地运行。

关键词:继电保护;二次回路;干扰

1继电保护二次回路价值与干扰源

1.1价值

（1）安全价值。电力系统运行过程中出现故障或是异常的时候，在可能实现的最短时间与最小区域内，能够自动将故障设备从电力系统中切除，从而避免电力系统中设备的损坏或对周围地区供电的影响。（2）经济价值。继电保护二次回路装置不仅体积小，而且更易于操作和维护，这不仅有效的节约了继电保护二次回路建造和维护的成本，而且确保了电网消耗的最小化，使电力系统能够在低成本状态下运行，有效的降低了运行的成本。（3）功能价值。继电保护二次回路在功能上具有较大的优势，不仅控制范围更加广泛，而且保护空间也较大，从而使继电保护二次回路的性能能够得以更好的发挥出来。

1.2干扰源

（1）雷电干扰。当系统发生接地短路或者雷电天气干扰时，会有大量的电流流入，通过接地网进入到大地中去，各个接地点的电位不同，形成了电位差，对二次回路产生不可避免的干扰。（2）二次回路自身的干扰。针对二次回路自身的干扰，主要形成原因是接触器或者继电器的接点开断电感元件，使其自身产生暂态干扰电压。在220V/380V的交流电环境下，二次回路中产生干扰电压也有可能是因为无线电干扰，所以在继电器室内使用大功率的对讲机等无线电设备是极其危险的。（3）工频干扰。经常会出现在110kV的继电保护二次回路中，受到外界打击的110kV线路会出现断线接地的现象，导致线路越级跳闸，对于电力系统的安全运输造成极为严重的影响。变压器在选跳时其时间配合不确切，接地变压器的中性点与母线连接并运行，使得母线中的中性点点位大幅度提升，变压器也由之升温，引发火灾的可能性系数偏大。

2静电藕合干扰预防措施

2.1增加阻抗

预防和控制静电藕合干扰的首要措施为增加藕合的阻抗，为继电保护二次回路设计屏蔽防御措施。增加阻抗的关键在于正确计算藕合的阻抗，根据大量实验和实践研究，藕合阻抗可采用以下公式计算从藕合阻抗计算公式可以看到，藕合阻抗与干扰电压的关系呈正相关，得出藕合阻抗值即可计算干扰电压值。

(1)

UT和Z1分别表示二次回路的伉干扰电压和二次回路的抗干扰电。

2.2增加抗干扰电容

增加抗干扰电容是指在二次回路的保护装置电源入口处、电压互感器二次回路接入保护装置前增加抗干扰电容，既缩小公式1中的Z2的值，达到增加抗干扰电容的目的.例如图1中采用抗干扰电容后静电干扰简化电路图，C1为漏电容，对应公式1中的Z1，C2为二次回路大地的分布电容，C3为增加的抗阻电容，容量小。Z3为等效阻抗

Z2表示抗干扰电容后的阻抗，由于C3远远高于C2，因而远远小于Z2。根据公式1的干扰电压也会大幅度下降。因此，增加抗干扰电容不仅可以防止静电感应产生的干扰作用，还能抑制无线电干扰以及高频干扰。但是，增加抗干扰电容也有一些缺陷如若抗干扰电容增加过多，将对控制回路产生影响。如三相分闸操作下的塑料无屏蔽电缆可产生高达9kV电压，而采用具有屏蔽装置的电缆后，塑料电缆的电压可降至100-500以内，表明屏蔽装置发挥了很好的屏蔽作用。此外，该实验结果也显示使用不同材质材料设计的屏蔽措施具有不同的屏蔽效果，但总体上屏蔽效果相差不大。最后，该研究数据也表明屏蔽电缆抑制电磁干扰和高频干扰的效果显著，可用于继电保护二次回路抑制外界干扰。

3电磁干扰应控制对策

3.1降低干扰电压

电磁感应对继电保护二次回路的干扰主要通过增加二次回路过程中产生干扰电压，而降低干扰电压则可起到抗干扰效果。根据抗干扰电容电阻的计算公式，由于互感受导线长度及平行呈度的影响，互感受电缆芯和导线距离比的影响大。因而布置抗干扰措施中应充分利用一次载流导体形成垂直关系，缩短平行段的长度具体操作过程中需要将电缆芯放置与统一电缆内部，避免同一回路正负极电流在二次回路中不统一。虽然该方法实施效果较为麻烦，但是其抗干扰效里非常明显，是最右效的抗干扰措施。

3.2利用磁性材料

根据电磁感应干扰具有磁性的特点，抗电磁干扰措施可从磁性特点出发，选择具有磁性材的材料进行抗干扰操作。例如干扰源和二次回路间方式电磁品比材料，组织干扰源进入二次回路，解决二次回路的感应电压问题。选择磁性材料控制电磁干扰是常用的抗扰对策，但是不同磁性材料的抗电磁干扰效果不同，主要原因在于磁性材料之间存在差异，如磁性材料的系数、集肤效应、屏蔽层电阻值等，都会影响电磁材料的抗干扰效果。由于电磁材料的内部差异，选择电磁材料预防干扰时，应根据磁性材料更好的屏蔽物，使外部磁为能更多的转移至屏蔽层。

3.3运用非磁性材料抗干扰

非磁性材料的导磁率与空气类似，干扰磁通利用这个特点传达到了电缆的芯线上，通过高频干扰磁场的作用，形成比较强烈的漩涡磁场，从而形成一个强大的保护流，让干扰电压无法地道芯线，从而保证了芯线的正常工作。该方法的操作难度小，使用方便，是当前电为系统常用的抗电磁干扰措施。但是使用非磁性材料抗干扰也容易受外界环境的影响，使抗干扰效果不佳。例如低频状态下，消非磁性材料形成的漩涡磁场流狠下，无法对强大的磁场为量产生影响。因此，要提高非磁性材料的抗磁干扰，需增强屏蔽低频的效果。例如使用电缆屏蔽层与接地网构成闭合回路，增强漩涡磁场流的强度，提高频率，达到提高抗干扰效果。另外，通过构成闭合回路增强漩涡磁场流强度的同时，应主义铜排连接问题。

3.4电位差的抗干扰

为了降低甚至减免电位差对于继电保护二次回路的干扰，可以建立一个铜排连接完善的地网，使各个点产生电位差降至最低。保证电压互感器、电流二次回路只有一个接地点，能够有效地防止接地点电位差产生的电流穿入到电压互感器的二次回路中去。如果出现第二个接地点，就会出现电位差产生的地网电流穿入回路导致保护误动作的产生。

3.5对继电保护装置进一步改进

母联开关误跳闸故障的发生主要是由于未对母线进行严格的检查，也没有检查开关和刀闸的位置是否正确。电力工作人员应该在母线倒换装置进行之前对母线、开关和刀闸进行有效检查，在审查中出现的误差应该及时进行更改，尤其是二次回路保护接线的设计回路中存在的弊端。对于继电保护装置应该积极进行改进，引进跳位接点装置，在非全相状态下使开关处于正确状态。电力工作人员还应该对主变压器、母联开关和继电保护装置进行定期检修，保证其运行状态正常，这能有效降低母联开关误跳闸的故障发生频率，规避电力风险。

3.6其他防治措施

微机保护装置的提升和改善设备二次回路可靠接点，选择高抗扰度的微机保护装置，以直流和交流电的形式将干扰通过干扰电容之后在进入到保护屏中，在回路和导线之间接入抗干扰电容，避免高频输入回路和直流操作回路与经过抗干扰之后的线相互捆绑。二次回路可靠接点只能有一个，需要所有铜排型号和展柜、地面等相关连接部位都应该符合要求，控制室和开关场的两端都应该接在“等电位接地网”上，将高频同轴电缆设置在电缆沟的最上层，传送音频信号采用的是两端接地的屏蔽双绞线。

4结语

继电保护二次回路的干扰和抗干扰是非常复杂，不同干扰源产生的干扰也需要采取不同的抗干扰措施。本研究只诊断操作设备操作不当引起的干扰，实际抗干扰工作时，还需结合干扰源的特点，采取针对性地抗干扰措施，才能真正地达到抗干扰效果。

参考文献

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